摘 要：【目的】以中溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)東段60年生紅松人工林為研究對(duì)象，選出最適宜的立地類(lèi)型組合，并分析主導(dǎo)因子與立木材積及林分蓄積量的生長(zhǎng)關(guān)系特征，為紅松人工林集約化可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎脭?shù)量化理論Ⅰ模型分析林分生長(zhǎng)狀況與立地因子的關(guān)系，并進(jìn)行立地質(zhì)量評(píng)價(jià)和立地類(lèi)型劃分，利用系統(tǒng)聚類(lèi)方法劃分立地類(lèi)型等級(jí)，對(duì)立地評(píng)價(jià)結(jié)果的預(yù)測(cè)值與調(diào)查實(shí)測(cè)值進(jìn)行線(xiàn)性擬合確定評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性；引入合適的函數(shù)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑非線(xiàn)性擬合；運(yùn)用冗余分析探究林分密度及土壤化學(xué)指標(biāo)中影響立木生長(zhǎng)的主導(dǎo)因子，繪制散點(diǎn)圖分析主導(dǎo)因子與林分蓄積量的數(shù)量關(guān)系特征?！窘Y(jié)果】1）基于數(shù)量化理論Ⅰ模型共劃分了30個(gè)立地類(lèi)型，其中海拔為600～700 m、陰坡、斜坡、厚有機(jī)質(zhì)層和中腐殖質(zhì)層的立地組合最優(yōu)，各立地類(lèi)型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值線(xiàn)性擬合決定系數(shù)R2為0.758，P值均在0.001水平顯著。2）系統(tǒng)聚類(lèi)法將立地類(lèi)型等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)時(shí)，Ⅰ～Ⅴ級(jí)的立地類(lèi)型占比依次為13.3%、43.3%、20%、20%、3.33%；3）Richards函數(shù)對(duì)60年生紅松人工林優(yōu)勢(shì)木擬合效果最優(yōu)，RSS、RMSE和R2依次為21.566、0.202和0.886，P值在0.001水平顯著，其優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高與胸徑間的關(guān)系為H=24.569 （1-e-0.162D）5.199；4）株數(shù)密度對(duì)本研究區(qū)域的60年生紅松人工林的生長(zhǎng)影響最顯著（解釋比例達(dá)54.3%，F(xiàn)=89.2，P=0.002），60年生紅松人工林的最大林分蓄積量約為550 m3/hm2?！窘Y(jié)論】總體來(lái)說(shuō)，在海拔較低、坡向偏向陰坡、坡度較緩、有機(jī)質(zhì)層及腐殖質(zhì)層較厚的紅松人工林區(qū)域的立地質(zhì)量較高，株數(shù)密度對(duì)紅松人工林生長(zhǎng)性狀影響最大，并遵循“最終收獲量一定法則”，建議適當(dāng)施肥或調(diào)控林分密度進(jìn)行科學(xué)經(jīng)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：紅松；立地類(lèi)型劃分；立地質(zhì)量評(píng)價(jià)；數(shù)量化理論Ⅰ；冗余分析；林分蓄積量

中圖分類(lèi)號(hào)：S791.247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2024）06-0102-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)（2017YFD0600601-03）。

Site quality evaluation and growth harvest benefit of Pinus koraiensis plantation

YANG Wen， CHEN Lixin， DUAN Wenbiao， SHEN Hailong， YU Ying

（College of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150040， Heilongjiang， China）

Abstract：【Objective】Taking the 60-year-old Pinus koraiensis plantation in the eastern section of the humid climate zone of the temperate zone as the research object， the most suitable site type combination was selected. The growth characteristics of dominant factors， standing volume and stand volume were analyzed to provide scientific basis for the intensive and sustainable management of P. koraiensis plantation.【Method】Using the Quantification Theory I model to analyze the relationship between stand growth and site factors， and to evaluate site quality and classify site types. Use systematic clustering method to classify the level of site types. Linear fit the predicted values of the site evaluation results with the measured values of the site survey to determine the reliability of the evaluation results. Using redundancy analysis to explore the dominant factors affecting stand growth in forest density and soil chemical indicators， and analyzing the quantitative relationship between the dominant factors and forest volume by drawing scatter plots.【Result】1） Based on the quantitative theory I model， 30 site types were divided， among which the site combination of 600-700 m altitude， shady slope， slope， thick organic matter layer and medium humus layer was the best. The coefficient of determination R2 of the linear fitting between the predicted value and the measured value of each site type was 0.758， and the P value was significant at the 0.001 level； 2） When the site types were classified into five grades by the hierarchical clustering method， the site types of grade Ⅰ-Ⅴ accounted for 13.3%， 43.3%， 20%， 20% and 3.33%； 3） Richards function had the best fitting effect on the dominant trees of 60 year old P. koraiensis plantation. RSS，RMSE and R2 were 21.566， 0.202 and 0.886， respectively. The p value was significant at the level of 0.001. The relationship between height and DBH of dominant trees was H=24.569 （1-e-0.162D） 5.199； 4） The plant number density had the most significant effect on the growth of 60-year-old P. koraiensis plantation in this study area （accounting for 54.3%， F=89.2， P=0.002）. The maximum stand volume of a 60-year-old P. koraiensis plantation was approximately 550 m3/hm2.【Conclusion】In general， the site quality of P. koraiensis plantations with low altitude， shady slope， gentle slope， thick organic matter layer and humus layer is high. The plant number density has the greatest impact on the growth characteristics of P. koraiensis plantation， and follows the “certain rule of final harvest”. It is suggested to apply fertilizer appropriately or regulate stand density for scientific management.

Keywords： Pinus Koraiensis； site classification； site quality evaluation； quantity theory Ⅰ； redundancy analysis； stand volume

立地質(zhì)量是指在某一立地既定森林或者其他植被類(lèi)型的生產(chǎn)潛力，在一定程度上對(duì)林分生長(zhǎng)好壞起著決定性的作用[1]，因此，恰當(dāng)?shù)牧⒌刭|(zhì)量評(píng)價(jià)方法對(duì)人工林的管理經(jīng)營(yíng)至關(guān)重要。目前最常用且最可靠的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有兩種，一種是基于數(shù)量化理論Ⅰ對(duì)紅松人工林進(jìn)行立地類(lèi)型劃分和立地質(zhì)量評(píng)價(jià)[2-3]，優(yōu)點(diǎn)是引入了較多的立地因子，并且可以通過(guò)比較顯著性確定主導(dǎo)因子，從而實(shí)施科學(xué)合理的人為措施來(lái)優(yōu)化立地條件。但該方法需要調(diào)查較多的立地指標(biāo)，模型構(gòu)建也較為復(fù)雜。另一種是采用地位指數(shù)法，以某一立地上特定基準(zhǔn)年齡時(shí)林分優(yōu)勢(shì)木的平均高度來(lái)評(píng)價(jià)研究區(qū)域的立地質(zhì)量高低，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀易懂且工作量較小，但該方法只能評(píng)價(jià)立地質(zhì)量高低[4-5]，無(wú)法反映出主導(dǎo)因子，更無(wú)法對(duì)不同立地條件進(jìn)行立地類(lèi)型劃分。人們很早就認(rèn)識(shí)到樹(shù)高和胸徑之間存在著最密切和最穩(wěn)定的關(guān)系，有學(xué)者將地位指數(shù)表進(jìn)行了改進(jìn)，在立地指數(shù)研究中采用胸徑取代年齡，用優(yōu)勢(shì)木在一定徑級(jí)時(shí)的高度表達(dá)立地指數(shù)，并取得了顯著效果[6-8]。近些年來(lái)，關(guān)于紅松立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的文章較少且研究?jī)?nèi)容也不夠精細(xì)，因此，本研究不僅采用目前最常用且最可靠的2種立地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，并且運(yùn)用了多種分析方法對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了更深入的探索。紅松Pinus koraiensis作為北方珍貴樹(shù)種，在經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)方面都具有巨大的效益[9]，但天然林的數(shù)量極少，為充分發(fā)揮紅松各方面的樹(shù)種優(yōu)勢(shì)，人工林的科學(xué)管理經(jīng)營(yíng)勢(shì)在必行[10]。本研究基于數(shù)量化理論Ⅰ建立回歸模型，對(duì)研究區(qū)域的紅松人工林進(jìn)行立地質(zhì)量評(píng)價(jià)、立地類(lèi)型及等級(jí)劃分，并探究其優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高—胸徑曲線(xiàn)的理想模型，同時(shí)通過(guò)冗余分析解析出影響研究區(qū)域紅松人工林林分生長(zhǎng)的主導(dǎo)因子，最后分析立木材積生長(zhǎng)與林分蓄積產(chǎn)量之間的關(guān)系，以制定科學(xué)的擇伐、間伐策略，使單株立木材積更大、總林分蓄積量更高，為實(shí)施精準(zhǔn)的森林撫育工作和促進(jìn)紅松產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省通化市三棚林場(chǎng)和臨江市鬧枝林場(chǎng)，屬溫帶濕潤(rùn)氣候，地理坐標(biāo)為125°17′～127°51′E，41°20′N(xiāo)～42°12′N(xiāo)，是適宜紅松自然生長(zhǎng)的原生地，氣溫-38.7～36.1 ℃，海拔310～1 220 m，坡度多在5°～25°，積雪厚度可達(dá)50 cm，全年降水量750～1 000 mm，每年7—8月份降水較為集中，約占全年的45%，土壤以暗棕壤為主，轄區(qū)內(nèi)森林資源豐富。主要樹(shù)種有紅松Pinus koraiensis、紅皮云杉Picea koraiensis和樟子松Pinus sylvestris var. mongolica等。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 樣地設(shè)置及調(diào)查

本試驗(yàn)在三棚林場(chǎng)和鬧枝林場(chǎng)共設(shè)置了53塊固定樣地，每塊樣地的大小為20 m×30 m。對(duì)樣地內(nèi)胸徑大于5 cm的立木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定海拔、坡度、坡向、郁閉度、樹(shù)高和胸徑等指標(biāo)，并記錄土壤類(lèi)型及各土壤層厚度。在每一個(gè)樣地內(nèi)按“S”形設(shè)置5個(gè)土壤樣品采集點(diǎn)，在每一個(gè)采樣點(diǎn)的O層、A層、B層各取1 kg原狀土壤樣品，裝入保鮮盒帶回室內(nèi)自然風(fēng)干，磨細(xì)后過(guò)0.149 mm孔徑篩備用，并測(cè)定各土層化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。有機(jī)碳含量采用TOC元素分析儀進(jìn)行測(cè)定[11]；全氮采用半微量凱氏法測(cè)定[12]；全磷采用硫酸—高氯酸消煮—鉬銻抗比色法測(cè)定[13]。

2.2 立木材積的計(jì)算

2.3 立地因子類(lèi)目劃分

根據(jù)立地因子的變化幅度及測(cè)樹(shù)學(xué)的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)[1]，對(duì)坡度、坡向、海拔、腐殖質(zhì)層厚度和有機(jī)質(zhì)層厚度5項(xiàng)立地因子進(jìn)行類(lèi)目劃分，具體類(lèi)目劃分標(biāo)準(zhǔn)及劃分組別見(jiàn)表1。

2.4 數(shù)量化理論Ⅰ模型建立

首先，依據(jù)式（2）對(duì)表2中的每個(gè)類(lèi)目對(duì)應(yīng)的觀察值賦值為0或1，建立[0，1]反應(yīng)矩陣，然后基于53個(gè)60年生紅松樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，以每塊樣地內(nèi)紅松的林分優(yōu)勢(shì)木平均高為因變量，海拔、坡向和坡度等立地因子為自變量，最后依據(jù)式（3）構(gòu)建數(shù)量化理論Ⅰ模型，得出初始數(shù)據(jù)（表2）。

3.2 立地類(lèi)型劃分與質(zhì)量評(píng)價(jià)

通過(guò)模型表達(dá)式（5）求得各樣地的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)得分，隨后將各立地類(lèi)型按照立地質(zhì)量評(píng)價(jià)得分大小排名。通過(guò)控制其他4個(gè)類(lèi)目因子對(duì)比分析出的5項(xiàng)立地因子組合的優(yōu)劣，結(jié)果如表4所示，海拔為600～700 m和800～900 m的評(píng)價(jià)得分明顯高于海拔為700～800 m的樣地；陰坡和半陽(yáng)坡的評(píng)價(jià)得分明顯高于陽(yáng)坡和半陰坡；斜坡的評(píng)價(jià)得分依次高于陡坡、緩坡；有機(jī)質(zhì)層與腐殖質(zhì)層的厚度越厚，立地質(zhì)量評(píng)價(jià)得分越高。立地類(lèi)型組合為海拔600～700 m、陰坡、斜坡、厚有機(jī)質(zhì)層和中腐殖質(zhì)層的評(píng)價(jià)得分最高。

3.3 立地類(lèi)型等級(jí)劃分

采用系統(tǒng)聚類(lèi)的平均歐式距離對(duì)表4的30種紅松人工林立地類(lèi)型進(jìn)行了等級(jí)劃分，結(jié)果如圖1所示。當(dāng)歐式距離大于等于2.852且小于3.930時(shí)，可將30類(lèi)立地類(lèi)型組劃分為2個(gè)等級(jí)；當(dāng)歐式距離大于等于2.299且小于2.852時(shí)，可劃分為3個(gè)等級(jí)；當(dāng)歐式距離大于等于1.822且小于2.299時(shí)，可劃分為4個(gè)等級(jí)；當(dāng)歐式距離大于等于1.490且小于1.822時(shí)，可劃分為5個(gè)等級(jí)，Ⅰ、Ⅱ級(jí)的立地類(lèi)型占比為56.60%，Ⅳ、Ⅴ級(jí)的占比為23.33%，依據(jù)系統(tǒng)聚類(lèi)的平均歐式距離可以快速劃分不同立地類(lèi)型等級(jí)，并計(jì)算出不同等級(jí)的立地類(lèi)型占比。

3.4 優(yōu)勢(shì)木平均高的實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值比較

依據(jù)立地因子與紅松人工林優(yōu)勢(shì)木實(shí)測(cè)值建立的數(shù)量化理論Ⅰ模型計(jì)算出各樣地的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)得分（預(yù)測(cè)值），而圖2為劃分的各立地類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)木平均預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的線(xiàn)性擬合結(jié)果，R2為0.758，P值在0.001水平顯著，各立地類(lèi)型實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的擬合結(jié)果均較好，說(shuō)明建立的預(yù)測(cè)模型可靠，可應(yīng)用于紅松人工林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)。

3.5 紅松人工林優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑分布特征及模型篩選

3.5.1 各徑階優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑分布特征

箱式圖能夠全面反映出紅松人工林在不同徑階的樹(shù)高分布特征。圖3展示了每個(gè)徑階中抽取的10株優(yōu)勢(shì)木所構(gòu)成的箱式圖。根據(jù)箱式圖的結(jié)果，可以觀察到樹(shù)高隨著胸徑的增長(zhǎng)在30 cm徑階時(shí)呈現(xiàn)出平緩的增長(zhǎng)趨勢(shì)。這表明在60年生的人工紅松林中，當(dāng)胸徑達(dá)到30 cm時(shí)優(yōu)勢(shì)木的樹(shù)高最高約為24.5 m，并且樹(shù)高隨胸徑的增長(zhǎng)不再呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，在符合立地條件的情況下，60年生紅松人工林的理想高度為24.5 m。

3.5.2 優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑理想模型篩選及檢驗(yàn)

使用Origin 2023 b對(duì)圖3中的優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑關(guān)系進(jìn)行了非線(xiàn)性擬合分析。根據(jù)RSS值、RMSE值越小，R2值越大的原則篩選最優(yōu)模型，通過(guò)表5模型檢驗(yàn)精度的比較，非線(xiàn)性擬合模型Richards的殘差平方和（RSS）值為21.566，均方根誤差（RMSE）為0.202，決定系數(shù)（R2）為0.886，P值小于0.001，其模型檢驗(yàn)結(jié)果最優(yōu)，表現(xiàn)出最好的適應(yīng)性。

3.6 立木生長(zhǎng)性狀與林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系

紅松人工林樹(shù)高、胸徑和材積的生長(zhǎng)性狀與林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)的冗余分析結(jié)果如表6所示，軸1和軸2的特征值分別為0.563 2和0.045 5，累計(jì)解釋率為60.87%，能較好地反映樹(shù)高、胸徑和材積與林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系。

冗余分析結(jié)果（圖5）顯示，藍(lán)色箭頭為樹(shù)高、胸徑和材積生長(zhǎng)性狀，紅色箭頭為林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)。通過(guò)箭頭之間的夾角判斷各指標(biāo)間的相關(guān)性，銳角為正相關(guān)，鈍角為負(fù)相關(guān)，通過(guò)箭頭向量之間的投影長(zhǎng)短分析相關(guān)性，投影長(zhǎng)度越長(zhǎng)，指標(biāo)之間的相關(guān)性越強(qiáng)。樹(shù)高與株數(shù)密度、郁閉度、A層的有機(jī)碳、全氮、全磷，B層全氮和全磷含量呈正相關(guān)關(guān)系，而與B層有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。胸徑、材積與樹(shù)高呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中株數(shù)密度對(duì)紅松人工林生長(zhǎng)的影響最顯著（解釋比例達(dá)到54.3%，F(xiàn)=89.2，P=0.002）。

3.7 株數(shù)密度與立木材積、林分蓄積量的關(guān)系

冗余分析結(jié)果（圖6）表明，株數(shù)密度與立木生長(zhǎng)狀況有著極其密切的數(shù)量關(guān)系。因此，以株數(shù)密度為橫軸，立木平均材積為右縱軸，林分蓄積量為左縱軸繪制散點(diǎn)圖并引入不同模型進(jìn)行擬合，分析株數(shù)密度與林分蓄積量、立木平均材積的關(guān)系特征。由圖6可以看出，立木平均材積隨著株數(shù)密度的增大而降低，株數(shù)密度為200株/hm2時(shí)立木平均材積最高，其散點(diǎn)分布特征符合線(xiàn)性模型，R2為0.561，P值在0.001水平顯著；當(dāng)株數(shù)密度為200～600 株/hm2時(shí)林分蓄積量迅速增加，而超過(guò)600 株/hm2時(shí)林分蓄積量不再隨著株數(shù)密度的增大而有顯著增加，其散點(diǎn)分布特征與Logistic模型擬合效果最好，R2為0.912，P值在0.001水平顯著。

4 討 論

4.1 各立地因子對(duì)類(lèi)型劃分及質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

立地質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果受多種立地因子的影響，海拔高度的差異主要從光照和溫度兩個(gè)方面對(duì)林分生長(zhǎng)造成一定影響，高海拔意味著低溫、低水分環(huán)境，因此海拔越低土壤水熱條件越好[15]。60 a以下的紅松人工林屬于中幼齡林，具有一定的耐陰性，陰坡相比于陽(yáng)坡輻射量小、溫度低、水分含量較高，林分在陰坡長(zhǎng)勢(shì)會(huì)較好[16]。坡度較大的立地環(huán)境中更容易發(fā)生水土流失，導(dǎo)致土壤水分含量和肥力下降，土壤物理性質(zhì)也會(huì)隨著水土流失變差，進(jìn)而降低土地生產(chǎn)力[17-18]。同時(shí)，紅松屬淺根性樹(shù)種，較厚的有機(jī)質(zhì)層和腐殖質(zhì)層均有利于紅松生長(zhǎng)的養(yǎng)分供給[19]。本研究結(jié)果表明，在海拔在600～700 m、陰坡、斜坡、厚有機(jī)質(zhì)層和厚腐殖質(zhì)層的條件下，紅松人工林的生長(zhǎng)最為理想。最后對(duì)各立地類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)木平均高的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行了線(xiàn)性擬合檢驗(yàn)，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的擬合驗(yàn)證十分必要，從擬合結(jié)果中可體現(xiàn)出預(yù)測(cè)模型精度的高低，而此次預(yù)測(cè)模型擬合結(jié)果均較好，P值均在0.001水平顯著，說(shuō)明建立的預(yù)測(cè)模型可靠，可應(yīng)用于紅松人工林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)。

4.2 紅松人工林的樹(shù)高-胸徑關(guān)系特征分析

樹(shù)高和胸徑是評(píng)估林分生長(zhǎng)狀況的關(guān)鍵指標(biāo)[20]，二者之間存在緊密的關(guān)聯(lián)。早在20世紀(jì)80年代，Stout等學(xué)者就開(kāi)始以胸徑替代林齡，通過(guò)林分的基準(zhǔn)胸徑優(yōu)勢(shì)木高度來(lái)評(píng)估研究區(qū)域的立地質(zhì)量。在關(guān)于優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高-胸徑的箱線(xiàn)圖中，當(dāng)60年生紅松人工林的胸徑達(dá)到30 cm時(shí)，優(yōu)勢(shì)木的樹(shù)高最高約為24.5 m，并且樹(shù)高隨著胸徑的增長(zhǎng)不再呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，而基準(zhǔn)胸徑應(yīng)在增長(zhǎng)高峰之后至增長(zhǎng)平緩之前比較合適[21]，因此，紅松人工林的基準(zhǔn)胸徑為32 cm。結(jié)合多位學(xué)者提出的各非線(xiàn)性擬合模型，通過(guò)RSS、RMSE、R2和P值檢驗(yàn)篩選[22-24]。結(jié)果顯示Richards函數(shù)的擬合效果最佳，在立地質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)可以將易獲取的優(yōu)勢(shì)木胸徑數(shù)據(jù)代入此模型，從而快速確定紅松人工林地的立地質(zhì)量高低。

4.3 林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)對(duì)林分生長(zhǎng)的影響

林分密度是直接影響樹(shù)木生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，也是構(gòu)建和培育人工林的重要控制因素。適當(dāng)?shù)牧址置芏炔粌H可以維持人工林群落的穩(wěn)定性，還能夠提高林地的生產(chǎn)力，發(fā)揮出最大的效益[25-27]。在本研究中，通過(guò)對(duì)立木生長(zhǎng)與林分密度、土壤化學(xué)指標(biāo)的冗余分析發(fā)現(xiàn)株數(shù)密度對(duì)紅松人工林生長(zhǎng)影響最為顯著，總解釋比例達(dá)到54.3%。林分密度與立木的胸徑、材積量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是由于林分密度增加導(dǎo)致的自疏現(xiàn)象[28]。60年生紅松人工林的蓄積量和林分密度呈“S”曲線(xiàn)，而立木材積與林分密度負(fù)相關(guān)，在該區(qū)域林分密度達(dá)到約600株/hm2時(shí)可以在不影響蓄積量的同時(shí)獲得最大的材積。林分密度的增加會(huì)直接影響森林內(nèi)日照、熱量和水分等自然因素分配[29]，從而限制林地土壤肥力[30]、物種多樣性[31]、生物量[32]以及林內(nèi)環(huán)境[33]等，導(dǎo)致林地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。采取撫育間伐、補(bǔ)植等措施可以顯著改變林分密度，有效恢復(fù)人工純林的自然狀態(tài)，對(duì)于人工林的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[34]。同時(shí)，保持和改善土壤質(zhì)量對(duì)于林分生產(chǎn)力也具有重要意義。土壤中富含碳、氮、磷等元素的地區(qū)林分的生長(zhǎng)狀況一般較好，這與王珮璇等[35]的研究結(jié)果一致。土壤養(yǎng)分含量較低會(huì)導(dǎo)致立木的材積量減少，而對(duì)林分生長(zhǎng)狀況較差的地區(qū)適當(dāng)施肥是提高其立地質(zhì)量的有效措施之一。

本研究相比于同類(lèi)立地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究涉及的內(nèi)容更加精細(xì)且深入，在得出不同的立地類(lèi)型及立地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果后，還探究了樹(shù)高-胸徑理想模型及主導(dǎo)因子與材積量、蓄積量的關(guān)系特征，因?yàn)榱⒌刭|(zhì)量評(píng)價(jià)的意義在于進(jìn)一步實(shí)施科學(xué)的森林管理經(jīng)營(yíng)工作，所以更深入地分析材積量、蓄積量的關(guān)系特征十分必要。但此次研究樣地?cái)?shù)量整體較少，下一步可通過(guò)增加樣地?cái)?shù)量去提高研究結(jié)果精度，考慮加入更多立地因子或探索其他更優(yōu)的立地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

5 結(jié) 論

本研究以中溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)東段53塊60年生紅松人工林為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于數(shù)量化理論Ⅰ的60 a齡階紅松人工林最優(yōu)立地類(lèi)型組合為海拔600～700 m、陰坡、斜坡、厚有機(jī)質(zhì)層和中腐殖質(zhì)層。依據(jù)系統(tǒng)聚類(lèi)法可以快速劃分不同立地類(lèi)型等級(jí)并計(jì)算出不同等級(jí)的立地類(lèi)型占比，篩選出的最優(yōu)優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高—胸徑預(yù)測(cè)模型為H=24.569（1-e-0.162D）5.199。而通過(guò)冗余分析發(fā)現(xiàn)，株數(shù)密度對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的紅松人工林生長(zhǎng)性狀影響最大，林分蓄積量和林分密度遵循“最終收獲量一定法則”，并且當(dāng)林分密度達(dá)到約600株/hm2時(shí)可以在不影響蓄積量的同時(shí)獲得最大的材積。建議在這些立地條件較差的紅松人工林生長(zhǎng)區(qū)域適當(dāng)添肥或調(diào)控林分密度，可以在一定程度上提高其立地質(zhì)量，使單株立木材積更大、總林分蓄積量更高，為進(jìn)一步實(shí)施精準(zhǔn)的森林撫育工作和促進(jìn)紅松產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟憲宇.測(cè)樹(shù)學(xué)[M].3版.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2006. MENG X Y. Forest measurement[M]. 3rd ed. Beijing： China Forestry Publishing House，2006.

[2] 陳濤，王露露，王思崇，等.河南省丘陵低山區(qū)刺槐人工林立地分類(lèi)及立地質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，38（1）：153-159. CHEN T， WANG L L， WANG S C， et al. Site classification and quality evaluation of Robinia pseudoacacia plantation in hilly and low mountainous areas in Henan[J]. Journal of Northwest Forestry University，2023，38（1）：153-159.

[3] 李斌成，許業(yè)洲，袁慧，等.湖北省日本落葉松人工林立地分類(lèi)及質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2021，37（7）：37-42. LI B C， XU Y Z， YUAN H， et al. Site classification and quality evaluation of artificial stands of Larix kaempferi in Hubei[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，2021，37（7）：37-42.

[4] 李清順，王得軍，孫景梅，等.利用馬尾松解析木對(duì)林地立地指數(shù)和立地形的研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，36（4）：159-166. LI Q S， WANG D J， SUN J M， et al. Site index and site form of the forest land by sitem analysis of masson pine[J]. Journal of Northwest Forestry University，2021，36（4）：159-166.

[5] 張曉文，于青軍，羅桂生，等.平泉油松建筑材林立地類(lèi)型劃分及立地質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].林業(yè)科學(xué)，2021，57（9）：1-12. ZHANG X W， YU Q J， LUO G S， et al. Site classification and site quality evaluation of Pinus tabulaeformis plantation for construction timber in Pingquan， Hebei province[J]. Scientia Silvae Sinicae，2021，57（9）：1-12.

[6] LAMSON N I. Estimating northern red oak site-index class from total height and diameter of dominant trees in central appalachian hardwood stands[R]. NE-RP-605， Broomll， PA： U.S. Department of Agriculture， Forest Service， Northeastern Forest Experiment Station，1987.

[7] NICHOLAS N S， ZEDAKER S M. Expected stand behavior： site quality estimation for southern Appalachian red spruce[J]. Forest Ecology and Management，1992，47（1）：39-50.

[8] STOUT， B B， SHUMWAY， et al. Site quality estimation using height and diameter[J]. Forest Science，1982，28（3）：639-645.

[9] 焦宏.紅松人工林研究現(xiàn)狀[J].防護(hù)林科技，2018（2）：45-47. JIAO H. Research status of Korean pine plantation[J]. Protection Forest Science and Technology，2018（2）：45-47.

[10] 譚學(xué)仁，胡萬(wàn)良，王忠利，等.紅松人工林大徑材培育及種材兼用效果分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，28（3）：75-77. TAN X R， HU W L， WANG Z L， et al. Analysis on the cultivation of large-diameter timber and the effect of both seed and timber in Korean pine plantation[J]. Journal of Northeast Forestry University，2000，28（3）：75-77.

[11] 楊亦恂，姜曉旭，李名升，等.三江平原土壤有機(jī)碳含量及其密度的空間變異特征分析[J].土壤通報(bào)，2022，53（6）：1313-1319. YANG Y X， JIANG X X， LI M S， et al. Spatial variability of soil organic carbon content and density in the Sanjiang plain[J]. Chinese Journal of Soil Science，2022，53（6）：1313-1319.

[12] 林雨萱，哀建國(guó)，宋新章，等.模擬氮沉降和磷添加對(duì)杉木林土壤呼吸的影響[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，38（3）：494-501. LIN Y X， AI J G， SONG X Z， et al. Effects of simulated nitrogen deposition and phosphorus addition on soil respiration of Chinese fir forest[J]. Journal of Zhejiang A F University，2021，38（3）：494-501.

[13] 陳立新.土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教程[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，2005. CHEN L X. Practical course of soil science experiment[M]. Harbin： Northeast Forestry University Press，2005.

[14] 劉琪璟.中國(guó)立木材積表[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2017. LIU Q J. China national timber volume table[M]. Beijing： China Forestry Press，2017.

[15] 王浮霞，張琴，李利新，等.不同海拔高度華北落葉松的生長(zhǎng)差異性分析[J].河北林果研究，2015，30（4）：340-343. WANG F X， ZHANG Q， LI L X， et al. On the growth disparity of Larix principis-rupprechtii under different altitudes[J]. Hebei Journal of Forestry and Orchard Research，2015，30（4）：340-343.

[16] 李學(xué)文.伊春林區(qū)紅松人工林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1986，14（1）：26-32. LI X W. Study on site quality evaluation of Korean pine plantation in Yichun forest region[J]. Journal of Northeast Forestry University，1986，14（1）： 26-32.

[17] 龐生龍.桉樹(shù)上山造林技術(shù)[J].云南林業(yè)，1987（3）：17. PANG S L. Afforestation technology of eucalyptus on mountain[J]. Yunnan Forestry，1987（3）：17.

[18] 吳楠楠，梁亞紅，張久銘，等.不同坡度及坡向條件下的土壤侵蝕特征研究—以淮河北部支流低山丘陵區(qū)為例[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（16）：3755-3759. WU N N， LIANG Y H， ZHANG J M， et al. Soil erosion characteristics of different slope gradients and aspects： taking low mountain and hilly areas in north branches of Huaihe river as an example[J]. Hubei Agricultural Science，2014，53（16）：3755-3759.

[19] 張家喜，詹天宇，楊興，等.坡度與坡位對(duì)工程創(chuàng)面土壤養(yǎng)分狀況的影響研究[J].土壤通報(bào)，2020，51（1）：58-62. ZHANG J X， ZHAN T Y， YANG X， et al. Effects of slope gradient and position on soil nutrients of wound surface by engineering[J]. Chinese Journal of Soil Science，2020，51（1）： 58-62.

[20] 王佳燕.海南東寨港幾種紅樹(shù)植物主要生長(zhǎng)特征因子間的關(guān)系研究[D].儋州：華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007. WANG J Y. Analysis on relationship among major factors of several mangroves in Dongzhai harbour， Hainan island[D]. Danzhou： South China Tropical Agricultural University，2007.

[21] 馬建路，宣立峰，劉德君.用優(yōu)勢(shì)樹(shù)全高和胸徑的關(guān)系評(píng)價(jià)紅松林的立地質(zhì)量[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23（2）：20-27. MA J L， XUAN L F， LIU D J. Evaluation of site quality of korean pine forest by the relationship between the total height and diameter at breast height of dominant trees[J]. Journal of Northeast Forestry University，1995，23（2）：20-27.

[22] 陳燦，洪偉，吳承禎，等.東南沿海濕地松防護(hù)林胸徑樹(shù)高關(guān)系研究[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2012，2（2）：35-41. CHEN C， HONG W， WU C Z， et al. Study of relationship between DBH and height of coastal protection forest of Pinus elliotii E. in southeast[J]. Journal of Agriculture，2012，2（2）：35-41.

[23] 孔雨光，楊傳強(qiáng)，王森林，等.山東省黑楊樹(shù)高與胸徑關(guān)系研究[J].山東林業(yè)科技，2013，43（4）：81-82，93. KONG Y G， YANG C Q， WANG S L， et al. Study on the relationship between the height and DBH of black poplar in Shandong province[J]. Shandong Forestry Science and Technology， 2013，43（4）：81-82，93.

[24] 羅建平.臺(tái)灣巒大杉胸徑與樹(shù)高生長(zhǎng)相關(guān)模型研究[J].亞熱帶水土保持，2013，25（1）：24-26. LUO J P. Study on the correlated model between DBH and tree height growth of Cunninghamia konishii[J]. Subtropical Soil and Water Conservation，2013，25（1）：24-26.

[25] 田新輝，孫榮喜，李軍，等.107楊人工林密度對(duì)林木生長(zhǎng)的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2011，47（3）：184-188. TIAN X H， SUN R G， LI J， et al. Effect of stand density on growth Populus×euramericana ‘Neva’ plantations[J]. Scientia Silvae Sinicae，2011，47（3）：184-188.

[26] 姚小蘭，郝建鋒，伍炫蓓，等.川北白云山地區(qū)不同密度下亮葉樺人工林群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017，38（4）：95-102. YAO X L， HAO J F， WU X B， et al. Community structure and species diversity of Betula luminifera plantation under different stand densities in Baiyunshan， north Sichuan[J]. Journal of South China Agricultural University，2017，38（4）：95-102.

[27] 李民義，張建軍，郭寶妮，等.晉西黃土區(qū)不同密度油松人工林林下植物多樣性及水文效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志，2013，32（5）： 1083-1090. LI M Y， ZHANG J J， GUO B N， et al. Understory plant species diversity and hydrological effect of Pinus tabulaeformis plantations with different stand densities in loess plateau of western Shanxi， China[J]. Chinese Journal of Ecology，2013，32（5）： 1083-1090.

[28] 馮宜明，李毅，曹秀文，等.甘肅南部不同密度云杉人工幼林的林分結(jié)構(gòu)特征及土壤理化性質(zhì)[J].林業(yè)科學(xué)，2018， 54（10）：20-30. FENG Y M， LI Y， CAO X W， et al. Characteristics of stand structure and soil physicochemical properties of artifical young Picea asperata plantation with different densities in southern Gansu[J]. Scientia Silvae Sinicae，2018，54（10）：20-30.

[29] 李國(guó)雷，劉勇，呂瑞恒，等.華北落葉松人工林密度調(diào)控對(duì)林下植被發(fā)育的作用過(guò)程[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（1）：19-24. LI G L， LIU Y， LYU R H， et al. Responses of understory vegetation development to regulation of tree density in Larix principis-rupprechtii plantations[J]. Journal of Beijing Forestry University，2009，31（1）：19-24.

[30] 何友均，梁星云，覃林，等.南亞熱帶人工針葉純林近自然改造早期對(duì)群落特征和土壤性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2013，33（8）：2484-2495. HE Y J， LIANG X Y， QIN L， et al. Community characteristics and soil properties of coniferous plantation forest monocultures in the early stages after close-to-nature transformation management in southern subtropical China[J]. Acta Ecologica Sinca， 2013，33（8）：2484-2495.

[31] 呂婧嫻，王得祥，張宋智，等.小隴山林區(qū)不同密度油松人工林林下物種多樣性研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，38（11）：49-56. LYU J X， WANG D X， ZHANG S Z， et al. Study on the species diversity of undergrowth in the different stand densities Pinus tabulaeformis plantation of Xiaolongshan area[J]. Journal of Northwest Agricultural and Forestry University （Natural Sciences Edition），2010，38（11）：49-56.

[32] WANG L， LONG H， GUO H， et al. A study of the distribution and accumulation of major nutrient elements in different densities of Eucalyptus grandis[J]. Agricultural Science Technology， 2017，18（6）：1062-1066.

[33] RAZAFINDRABE B H， HE B， INOUE S， et al. The role of forest stand density in controlling soil erosion： implications to sediment-related disasters in Japan[J]. Environmental Monitoring and Assessment，2010，160（1-4）：337-354.

[34] 羅應(yīng)華，孫冬婧，林建勇，等.馬尾松人工林近自然化改造對(duì)植物自然更新及物種多樣性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013， 33（19）：6154-6162. LUO Y H， SUN D J， LIN J Y， et al. Effects of near-naturalization transformation of masson pine plantation on plant natural regeneration and species diversity[J]. Acta Ecologica Sinca， 2013，33（19）：6154-6162.

[35] 王珮璇，何春，吳秦展，等.立地因子影響桉樹(shù)人工林土壤質(zhì)量及材積量的機(jī)制[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，42（3）：80-91，125. WANG P X， HE C， WU Q Z， et al. Mechanism of site factors affecting soil quality and volume of Eucalyptus plantations[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology， 2022，42（3）：80-91，125.

[本文編校：吳 彬]